废油再生产品质量控制

来源：王金花，时朝昆 |浏览：次|评论：0条 [收藏] [评论]

废油再生产品质量控制

王金花，时朝昆

(首钢环保产业事业部，北京石景山 100041)

摘要：钢铁企业使用过的各种油类，经过一定的机械物理、化学措施进行回收。不同回收工艺可以得到不同质量等级的再生油，再生油质量的好坏关系到再生油能否取代新油被利用，对废油再生具有重要的意义。本文针对废油再生后得到的再生油的油品质量控制提出了一些分析。

关键词：再生油；质量；控制

1 前言

对再生油的质量都要严格要求，首先要求理化性能指标完全符合国家标准和部颁标准，这是对产品的起码要求。但这还不能决定它是否真正好用，还必须通过台架试验和实际使用试验来证明，产品质量才算真正过了关。所以再生废油和试制一种新产品一样，不能只做到理化指标合格为止。试验通过后再按照选定的工艺流程和操作条件来进行再生。如果改变了工艺流程和操作条件，就应该重新作台架试验和使用试验。即使按照这样选定的工艺流程和操作条件来进行再生时，也还必须对全部产品进行质量检验，理化指标不合格者不得出厂。

2 废油再生质量控制

再生油的物理化学性能是选择再生油使用的依据，也是判断使用再生油中变质程度的依据。

2.1 粘度

润滑油的基本的作用是润滑，也就是减少机器部件的工作面之间的摩擦。润滑分为水力润滑和边界润滑两种类型，主要决定于摩擦部件之间润滑油膜的厚度。水力润滑时油膜厚，摩擦系数小；边界润滑时油膜薄，摩擦系数大。水力润滑时的摩擦系数一般在0.01～0.001。同时部件的磨损小，是理想的润滑状态。

油膜厚度决定于三个因素，即垂直于摩擦面的压力、摩擦面运动速度及油的粘度。高负载低速时，需要高粘度的油才能保持水力润滑所必须的油膜厚度。低负载高速时，只要很小的粘度的油就能保持水力润滑所需的油膜厚度。

在水力润滑的条件下，油的粘度愈大，摩擦系数也就愈大。所以不是油越粘越好，应根据使用条件，选择足以保证水力润滑的粘度的油。

液压油是液压传动系统的工作介质，用来传递动力，需选用合适粘度的油，粘度过高，流动性差，但密封性好；粘度过低，流动性好，但密封性能差、润滑性能差。

温度上升时，油液的粘度下降很快。压力增大时，粘度会缓缓上升。选择油的粘度决不可离开温度条件。需要考虑的是工作温度下的粘度。

温度变化时，不同油液的粘度变化是不相同的。粘度随温度变化的性质称为粘温特性。若油液的使用温度范围大，就要求油的粘度随温度的变化小，也就是说粘温特性好。

一般选择油的恩氏粘度为2～8°E₅₀^Ө（Ө为非法定计量单位），粘度指数要求在90以上，优异者在100以上。

2.2 凝固点和浊点

指示油液流动性的理化指标，除了粘度和粘度指数之外，还有凝固点和浊点。凝固点就是油液在试验条件下完全失去流动性的最高温度，浊点就是蜡的结晶开始析出的温度。

不是温度高于凝固点就能泵送，究竟需要高于凝固多少度才能泵送，决定于油的特点。油液的凝固有两种类型，一种是蜡凝，一种是粘凝。对于含蜡的油液来说，当温度低于浊点而高于凝点时，如果输油管道细小而且有密滤网时，就不能泵送到系统中去。因为析出的蜡结晶可能会堵塞通道或滤网，使油无法流通。对不含蜡的油液来说，粘凝时的粘度一般在0.2～0.3m2/s。实际上比它小得多的粘度也是难于泵送的。

凝固点对在低温条件下工作的系统很重要。一般地说当油液的温度降到凝固点以上10℃时，油液的低温流动性就不好了，泵送就会很困难。因此，在低温条件下工作的设备，要采用低温油，其凝固点应比环境的最低温度还要低10℃以上。

高凝点油与低凝点油混合时，凝点偏向高凝点方面，凝点不是可加性的。高粘度油与低粘度油混合时，粘度偏向低粘度方面，粘度也不是可加性的，但却是有规律的。

2.3 水分

水分可能是从外界漏进油中的。油在长期贮存中也能够生水，即由于容器的呼吸作用，吸入湿空气，晚上温度降至露点以下，湿空气中的水凝结在容器壁上，然后流到油中，因此，经过长期存放的油中往往会积累相当多的水分。

因为水分会使金属生锈，降低油品的润滑性，使油品容易蒸发和起泡，加速油的水解和氧化，产生沉淀物和腐蚀性物质等，所以合格的油品中应无水或只有微量的水，含量一般都小于0.03%（质量分数）。

2.4 杂质

油品中的机械杂质主要来自空气中的灰尘，零件加工时残留下来的金属渣屑，铸件的残砂，焊接、锻造时的氧化皮，磨损产生的金属粉末，磨损产生的密封材料粉屑，断了的纤维丝，由于添加剂发生化学反应而生成的沉淀物等。

油品中机械杂质会堵塞过滤器和液压元件的孔隙，会加速液压元件的磨损，对油品的变质起催化作用，还会使控制阀动作不灵敏。因此，油品中的机械杂质含量应该极少。要除去油品中的机械杂质，通常采用过滤的方法。

2.5 酸值

酸值是用KOH乙醇溶液与1g试验油中的全部酸性成分中和时所需的轻氧化钾的毫克数，用“mgKOH/g”表示。其测定方法可按国家标准GB264方法进行。

过程大致如下：用已知浓度的KOH乙醇溶液滴定溶于乙醇中的试验油全部酸性成分，用碱性蓝（或甲酚红）作指示剂。当碱性蓝开始由蓝色变为浅红色（或甲酚红由黄色开始变为紫红色）时，即为滴定终点。这时试验油中的酸性物质已被KOH完全中和了，最后计算除中和1g试验油中酸性成分所需的KOH的毫克数。

油中的酸性成分包括：无机酸、相对分子质量较低的有机酸、相对分子质量较高的有机酸、酚、酸性胶质、弱酸和强酸生成的盐、酸性添加剂等。其中无机酸和低分子有机酸是很有害的。因为它们能腐蚀金属，尤其是当有水存在时，溶于水中后会电离生成H ，腐蚀性就更大。但相对分子质量较高的有机酸（例如十二烯基丁二酸等添加剂），虽然能使酸值提高，但它们不溶于水，基本上无腐蚀性。

油的酸值一般都在1.0或0.7mgKOH/g以下，但有些加有酸性添加剂的油可高达1.5mgKOH/g。

2.6 水溶性酸碱

水溶性酸碱对金属和其它材料（如纤维质）有较大的腐蚀性，所以油中不应含有，油在使用中产生了水溶性酸时就应该再生。

污染常常是水溶性酸碱的来源。含水溶性酸碱的油应水洗干燥后再使用。水溶性酸碱可按国家标准GB259-77进行试验，其过程大致如下：等体积的温度为70～80℃的试验油和蒸馏水放在分液漏斗中，摇荡5min后，将水与油分开，用指示剂测定水的性质。GB259-77规定用溴酚蓝作为酸性指示剂，溴酚蓝由蓝变黄，即为酸性。碱性指示剂用酚酞，酚酞由无色变红，即为碱性。油中应没有水溶性酸或碱，即分离出来的水应显中性，才算合格。

2.7 残炭

形成残炭的主要物质是油品中的沥青质、胶质及多环芳烃。残炭值的大小顺序是：多环芳烃＞环烷烃＞不饱和烃。因此残炭值是油品中胶质和不稳定物质的间接指标。油中残炭多少，可以说明油液在热氧化焦化条件下的积炭性质。

油品的残炭按国家标准GB268方法进行试验，其过程大致如下：在瓷坩埚中称取一定量的试油，把该瓷坩埚放到铁坩埚中，再把该铁坩埚放到一个盛有细砂的大铁坩埚中。然后按照规定的条件用煤气喷灯加热，使试验油的蒸气燃烧。燃烧完毕后，再加大喷灯火焰锻烧一定时间，最后测定瓷坩埚中的残炭重量。同一实验中允许误差为不超过较小试验结果的10%。

2.8 灰分

油中的灰分是有机酸金属盐含量多少的一个标志。如果油中含有不燃性的机械杂质，也会包括在灰分之中。基础油的灰分一般都很低。

加添加剂的油，特别是加有高炭分添加剂的油的灰分，往往用来作为添加剂含量多少的一个标志。这时规格就规定灰分不得小于某个数值。以保证有足够的添加剂量。

2.9 闪点

油的温度上升，其蒸汽压逐渐增加，在达到某一温度时，油面上的空气中含油蒸气的分压达到了爆炸下限，这个温度就是油的闪点。

油品的闪点可按国家标准GB267试验。闪点是区别易燃品与可燃品的主要依据，闪点小余45℃者为可燃品。

开杯闪点是相当于开口容器中的情况，闭杯闪点相当于密闭容器中的情况。开杯闪点高于闭杯闪点。

一般汽油的闪点在零度以下，约-30～40℃；煤油的闪点是28～60℃，油的闪点一般在140～200℃，汽轮机油、柴油机油和汽缸油的闪点一般在180～320℃（稠化油除外，它的闪点取决于稠化前的基础油，一般较低）。

油品温度不一定高于闪点时才有着火的危险。当温度低于闪点时，这一危险已存在。变压器油的使用温度应比闪点低20～30℃。

2.10 腐蚀性

油品如果精制得不好，会有少量活性的含硫化合物。这类化合物对金属，特别是对铜等有色金属有腐蚀作用。油品中往往含有微量的高分子有机酸，在使用中又因氧化生成一些高分子有机酸。如果没有其它氧化剂存在，这些高分子有机酸基本上不与金属起反应，但油液氧化时会产生过氧化物。金属先被这些过氧化物氧化成氧化物，然后与高分子有机酸反应而溶解于油中。所以，高分子有机酸在与过氧化物共同存在时就会对金属有腐蚀作用。这是常常遇到的腐蚀。

油液氧化时还可能产生低相对分子质量的水溶性有机酸。另外还可能从外界侵入水溶性酸，例如在内燃机中，含硫燃料燃烧产生的亚硫酸和硫酸、加乙基液的汽油燃烧时热解生成的溴氢酸，都可能进入油中。这些水溶性酸可直接与金属反应而放出氢。

水分的存在能诱发腐蚀作用，同时加速油的氧化和金属的腐蚀。水分还能引起金属的锈蚀，特别是黑色金属的锈蚀。

由上所述，油品具有优良的抗腐蚀性是十分重要的。

2.11 抗氧化性

在较高温度下，油品抵抗溶于油中的和空气中的氧氧化的性能，叫做抗氧化性。温度越高，压力越大，油品的氧化就越快。金属和水分的存在，也会加速氧化，油品氧化后，会产生下述情况。

1）产生酸性物质，使油品酸值增高。加有酸性添加剂的油品受氧化后，开始时，由于酸性添加剂的不断消耗，酸值下降，降到一定程度后，由于油品氧化产生的酸性物质不断增多，油品酸值才开始上升，它们对金属有腐蚀性。

2）产生沉淀物油泥，该油泥是从褐色到黑色的粘膏状物，其组成大体上是：油占50%～70%，水占5%～30%，油的氧化产物和氧化聚合物（胶质、沥青质等）占5% ～20%，以及若干机械杂质等。油泥往往会堵塞小孔、缝隙以及油路等。

3）颜色变深。

4）粘度发生变化。

5）防锈性和抗乳化性降低。

油品氧化变质（老化）达到一定程度时，就要报废，测定油品抗氧化性常用的方法有：SY2680法、SY2652法、ASTMD943法和IP229法等。

2.12 防锈性

在油混入水分后，仍能防止浸于油中的金属元件生锈的特性，此性能叫做该油品的防锈性。防锈性有液相防锈性和气相防锈性两种。

液相防锈性的测定，可按我国SY2674方法或ASTM D665A和IP135联合标准进行。气相防锈性是指暴露于油面上潮湿空气之中的金属表面的防锈性。只有加入气相防锈剂的油品，才具有气相防锈性。

矿山机械使用的液压油，其防锈性很重要，矿井下面的空气十分潮湿，由于油箱中不可避免地要进水，很容易发生液相和气相锈蚀。如果液压油防锈性能不好，井下机器就容易锈蚀、损坏，因此井下机器使用的液压油必须十分注意防法试验合格后才能使用。起码应经ASTMD665A法试验合格后才能使用。

2.13 抗乳化性

再生油的抗乳化性（油水分离性）是指当油与水混合、乳化后油与水分开来的性能。可按ASTM1401法、SY2610法进行测定。抗乳化度是汽轮机油的重要性质之一，是在一定条件下油水乳浊液分离所需的时间。这个时间愈短愈好。

油水乳化体系的稳定性取决于表面活性物质。如果油的表面张力大，油水乳化就很容易破坏，反之油水乳化就难破坏。表面活性物质能够大大降低油的表面张力。

油液在使用中，由于机械磨损而产生的氧化铁和氢氧化铁粉末（锈粉）能促进乳化。油品氧化后产生羧酸类物质，它们与金属化合生成金属羧酸盐（皂类），这些物质也能促进乳化。因此，油品的抗乳化性是与抗氧化性、抗磨性有关的。

汽轮机油在使用中被氧化，其中有些氧化物就是表面活性物质，随着氧化深度的增加，油的乳浊程度也随之增大。再生汽轮机油时，需较大量的白土处理，以除去其表面活性物质，恢复抗乳化性能。

其它油品虽没有抗乳化度指标，但不等于在其它油品中就完全不考虑这个性质。例如变压器油、内燃机油等也需要好的抗乳化度。

2.14 抗泡性和放气性

油品的抗泡性指当油品中通人空气时或受搅拌时发泡体积的大小及消泡的快慢等性能。油品的抗泡性可按SY2667-77或ASTM D892方法进行测试。

放气性（析气性或油水分离性）是指空气从试验油的油包气分散体系中析放出来的性能，可用从充满小气泡的试验油变成含量仅为0.2%的试验油所需的时间表示，叫做放气值。放气值越小，则该油品的放气性就越好。测定方法可按DIN5138（德）、ASTMD3427或IP313进行。

抗泡性试验是测定油品表面的发泡体积和泡末稳定性的，而放气性则测定油品里小气泡（直径＜0.5mm）析出的快慢。通常油品粘度越大，则抗泡性、放气性就越差。

2.15 钠试验

钠试验是定性地表示油中高分子有机酸及其金属盐和酯的存在。这些物质的存在量越大，油品的抗氧化稳定性、抗乳化性、抗腐蚀性就越差。

钠试验可以作为再生工艺中精制好坏的一个指标。如果钠试验不合格，说明需要增加水洗的次数或者白土的量，或者碱洗的浓度和次数。

油液在使用中，由于氧化产物的积累，钠试验渐渐不合格，所以使用过的变压器油、汽轮机油的钠试验常常不合格。

2.16 耐电压

耐电压也叫绝缘强度。但两者表示的单位不同。耐电压是指试验条件下的击穿电压，绝缘强度则是指单位距离间的击穿电压。例如一般试验条件下，电极距离是2.5mm，其耐点压为3×104V时，则其绝缘强度为12×104V/cm。

耐电压的测定值与电极的形状和距离有关。绝缘强度只与电极的形状有关，球状电极的测定值远高于平板电极。圆棱角的平板电极的测定值又高于尖锐棱角的平板。影响油的耐电压的决定因素是其含水量。

2.17 颜色

油品的颜色可显示油的精制深度。一般地说，精制深度越深，油的颜色越浅。精制不足的油含有较多的胶质和重芳烃，重芳烃是有颜色的，胶质也有很强的着色力，含有添加剂的油颜色往往比基础油要差一些，但使用性能却优于基础油。若再生条件不合适，油在再生过程中被氧化，氧化物也会使

油的颜色变深。此外，颜色稳定性差的油，在使用过程中，随着油液的氧化、变质，油的颜色也会变深。油液受到金属粉末、密封材料粉屑、煤粉、岩粉等的污染时，颜色也会变深，透明度降低。如果油中分散着乳化水滴或气泡，则颜色呈乳浊状，透明度也会降低。

油品的颜色常用比色计按石油部标准方法（SYB2614）来测定。测定方法大致如下：以一定高度、一定浓度的碘溶液作为标准液，或以标准玻璃色板作为标准，把油品跟它进行比色，测定与标准色色度一致的油柱高度（mm）。油柱高度越小则颜色越深。

国家上常用美国材料试验学会制定的ASTM颜色等级，把颜色从浅到深分为0.5、1.0、1.5、2.0…8.0等共16级，每一级都备有标准玻璃色板以供使用。测定的允许误差为不得大于0.5级。

2.18 相对密度和密度

密度是单位体积内所含物质的质量，g/cm3。油液的密度与温度有关，绝大多数油品的密度都是随着温度的降低而增大。

相对密度是物质的质量与同体积的纯水的质量之比。油的相对密度通常是用20℃时油液的重量与4℃时纯水重量之比，油的相对密度一般在0.84～0.95之间。测量相对密度是为了计算和油品质量控制的需要。

油品的相对密度与其沸点范围和化学组成都有关系。沸点上升相对密度增加。芳香烃含量增大，相对密度增加。所以把相对密度与油品的沸点范围或粘度联系起来看，可以大致判断其芳香烃含量的高低。

3 再生油质量控制

再生油不仅要符合国家理化检测标准，还需要有严格的质量控制。再生油一般要求污物重量在2mg/100ml以下。

再生机械油的规格中，粘度均应符合新油的标准。在用户许可时，闪点允许比新油标准高10℃，其理化指标偏差见表4。未提到的指标均应符合新油标准。

3.1 再生汽油机油

再生汽油机油的机械杂质、酸值、灰分、残炭、闪点及运动粘度允许偏差见表5，其余指标均应符合新油标准。

3.2 再生航空润滑油

关于再生航空润滑油，允许在100℃时的运动粘度比新油高1×10-6m2/s，残炭比新油规格高0.20%，酸值比新油规格高0.05mgKOH/g，灰分比新油规格高0.02%，闪点允许不低于180℃。

表1 再生油与新油的允许偏差

Table 1 Allowable deviation of recycle oil and new oil

再生油	再生油与同牌号新油的允许偏差
	酸值 mgKOH/g	灰分%	机械杂质%	残炭%	水分%	闪点/℃	运动粘度 100℃/(m2·s-1)
机械油L-AN7～10	0.04	0.005	＜0.007	—	＜0.025	—	—
机械油L-AN15～L～AN46	0.06	0.02	＜0.007	0.1	＜0.025	—	—
机械油L-AN68～L～AN100	0.10	0.02	＜0.007	0.1	＜0.025	—	—
汽缸油11、24号	0.1	0.01	＜0.007	0.5	0.05	—	—
汽缸油38、52、65号	—	0.02	＜0.007	0.	0.05	—	—
压缩机油13、19号	0.10	0.01	＜0.007	—	—	—	—
各号变压器油	0.02	0.01	—	—	—	—	—
各号汽轮机油	0.02	0.01	—	—	—	—	1×10-6(50℃)
汽油机油6、10、15号	0.10	0.01	＜0.01	0.1	—	-5	-0.5×10-6
柴油机油8、11、14号	0.10	0.01	＜0.01	0.2	—	-5	-0.5×10-6

注：1.再生油的腐蚀和水溶性酸和碱都要确保没有。

2.各号再生机械油在用户同意时，闪点比新油标准低10℃，凝点可比新油标准高10℃。

3.汽油机油、柴油机油酸值、灰分、残炭均是未加添加剂时的数值。

3.3 再生汽油机油

各号再生汽缸油的机械杂质、水分、残炭、酸值、灰分允许的质量偏差见表7。其余指标均应符合新油标准。

对于这些降低了质量要求的再生油，再生汽缸油及再生机械油可直接使用。再生内燃机油、再生变压器油、再生汽轮机油可与新油掺配使用，再生油与新油比例可以1:3或1:4。如果再生品的质量指标全部符合新油规格，而且经使用试验证明是好用的，可以单独使用。如果再生油的质量不能达到上述修改的规格，则需降级使用，或只能用于粗糙部位的润滑。

4 小结

随着现代社会的不断进步，对工业用油的需求量迅猛增长，而全球能源日益短缺，原油价格的不断上涨，工业用油的价格也一涨再涨。废油回收是解决日益严重的能源危机的举措，又是可以实现良好经济效益的举措。

废油中有害成分占少数，用成分占绝大部分，完全可以通过一定的物理、化学工艺回复其品质而继续使用。废油如果不加利用直接排放，会对环境造成极大的污染与无害。

废油的净化再生工艺简单，投资少，收效快，是节约和充分利用石油资源的一个重要环节。废油回收在国内开展多年，工艺成熟，装备简单、再生新油质量可以得到有效控制，投资成本较低，具有可行性。

参考文献：

[1]. 郭大光. 废润滑油再生工艺技术，当代化工，2003.6

[2]. 何大钧. 工业废油再生，机械工业出版社，2001.7

[3]. 陈冠国. 工程机械废润滑油得回收与再生，1994（7）.

[4]. 姚士强，肖鹏. 浅谈废油得净化再生，1997（3）

上一篇：提升蓄热式加热炉能力的综合措施

下一篇：一种新型除盐技术在首钢的试验研究